基于单片机的工业顺序控制系统设计.docx

1、基于单片机的工业顺序控制系统设计基于单片机的工业顺序控制系统设计【设计题目】基于单片机的工业顺序控制系统设计【设计要求】在工业控制过程，如冲压、注塑、轻纺、制瓶等生产过程，都是一些断续生产过程，按某种程序有规律地完成预定的动作，对这类断续生产过程的控制称顺序控制，例如注塑机工艺过程大致按“合模注射延时开模产伸产退”顺序动作，用单片机最容易实现这类过程的控制。要求如下：（1）单片机的P1.0P1.6模拟控制注塑机的七道工序，通过缓冲 器74LS240控制七只发光二极管的点亮，P1口输出高电平有效信号，经74LS240反向后驱动发光二极管(VL1VL7)，按VL1VL7顺序先后分别亮17秒，依次循

2、环。（2）P3.3用作外故障输入模拟端口，再P3.3口送“0”时，能不断发出告警，P1.7口作为报警声音输出，经功放驱动扬声器。故障排除时，程序应从刚才报警的那道工序继续执行。【设计过程】1.【方案设计】硬件：单片机可以实现时序控制、时间控制等，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统，因此选择单片机作为控制芯片。软件：单片机晶振为12MHZ，一个单指令周期为12个机器周期，以此写出延时17秒的汇编程序。图-1系统框图2.【器件选择】8031单片机、74LS240、9012晶体管、数码管、扬声器图-2 74LS240管脚图74LS240是一种芯片，对发光二极管起缓冲反相器的作用。图-3

3、 8031管脚图下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。 1）、主电源引脚VCC和VSS VCC（40脚）接+5V电压； VSS（20脚）接地。 2）、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。 XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入

4、端；对XHMOS，此引脚应悬浮。 3）、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与VCC引脚之间连接一个约10F的电容，以保证可靠地复位。 VCC掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。当VCC主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（50.5V）内，VPD就向内部RAM提供备用电源。 ALE/PROG（30脚）：当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的

5、低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LS型的TTL输入电路。 对于EPROM单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PROG）。 PSEN（29脚）：此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以驱动（

6、吸收或输出）8个LS型的TTL输入。 EA/VPP（引脚）：当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80C51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。对于常用的8031来说，无内部程序存储器，所以EA脚必须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。 对于EPROM型的单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚也用于施加21V的编程电源（VPP）。 4）、输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根） P0口（39脚至3

7、2脚）：是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8个LS型的TTL负载。 P1口（1脚至8脚）：是准双向8位I/O口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。P1口能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。对8052、8032，P1.0引脚的第二功能为T2定时/计数器的外部输入，P1.1引脚的第二功能为T2EX捕捉、重装触发，即T2的外部控制端。对EPROM编程和程序验证时，它接收低8位地址。 P2口（21脚至28脚）：是准双向8位I/O口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8

8、位地址。在对EPROM编程和程序验证期间，它接收高8位地址。P2可以驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。 P3口（10脚至17脚）：是准双向8位I/O口，在MCS-51中，这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。P3能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。 作为第一功能使用时，就作为普通I/O口用，功能和操作方法与P1口相同。 作为第二功能使用时，各引脚的定义如表所示。 值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。 表 P3各口线的第二功能定义 口线 引脚 第二功能 P3.0 10 RXD（串行输入口） P3.1 11 TXD（串行输出口）

9、P3.2 12 INT0（外部中断0） P3.3 13 INT1（外部中断1） P3.4 14 T0（定时器0外部输入） P3.5 15 T1（定时器1外部输入） P3.6 16 WR（外部数据存储器写脉冲） P3.7 17 RD（外部数据存储器读脉冲） 3.【软件设计】1）.实验流程图图-3 程序框图2）.实验源程序ORG 0013H LJMP HA2S3 ORG 0580H HA2S: MOV P1,#07FH ORL P3,#00HHA2S1: JNB P3.4,HA2S1 ORL IE,#84H ORL IP,#04H MOV PSW,#00H MOV SP,#53HHA2S2: MO

10、V P1,#01H ACALL DELAY1 MOV P1,#02H ACALL DELAY2 MOV P1,#04H ACALL DELAY3 MOV P1,#08H ACALL DELAY4 MOV P1,#10H ACALL DELAY5 MOV P1,#20H ACALL DELAY6 MOV P1,#40H ACALL DELAY7 SJMP HA2S2HA2S3: MOV B,R2HA2S4: MOV P1,#07FH MOV 20H,#0A0HHA2S5: SETB P1.7 ACALL HA2S6 CLR P1.7 ACALL HA2S6 DJNZ 20H,HA2S5 CLR

11、P1.7 ACALL HA2S6 JNB P3.2,HA2S4 MOV R2,B RETIHA2S6: MOV R2,#10 D0：MOV R5，#125D1：MOV R6，#2D2：DJNZ R6，D2 DJNZ R5，D1 DJNZ R4，D0 RETDELAY1：MOV R4，#20D10：MOV R5，#125D11：MOV R6，#200D12：DJNZ R6，#D12 DJNZ R5，D11 DJNZ R4，D10 RETDELAY2： MOV R4，#40 D20：MOV R5，#125 D21：MOV R6，#200 D22：DJNZ R6，D22 DJNZ R5，D21 DJ

12、NZ R4,D20 RETDELAY3： MOV R4，#60 D30：MOV R5，#125 D31：MOV R6，#200 D32：DJNZ R6，D32 DJNZ R5，D31 DJNZ R4,D30 RETDELAY4： MOV R4，#80 D40：MOV R5，#125 D41：MOV R6，#200 D42：DJNZ R6，D42 DJNZ R5，D41 DJNZ R4,D40 RETDELAY5： MOV R4，#100 D50：MOV R5，#125 D51：MOV R6，#200 D52：DJNZ R6，D52 DJNZ R5，D51 DJNZ R4,D50 RETDELA

13、Y6： MOV R4，#120 D60：MOV R5，#125 D61：MOV R6，#200 D62：DJNZ R6，D62 DJNZ R5，D61 DJNZ R4,D60 RETDELAY7： MOV R4，#140 D70：MOV R5，#125 D71：MOV R6，#200 D72：DJNZ R6，D72 DJNZ R5，D71 DJNZ R4,D70 RETEND【安装调试】1、P3.4连K1，P3.3连K2，P1.0P1.6分别连到L1L7，P1.7连SIN（电子音响输入端）。2、K1开关拨在上面，K2拨在上面。3、 用连续方式从起始地址0580H开始运行程序（输入0580后按E

14、XEC键），此时应在等待开工状态。4、K1拨至下面（显低电平），各道工序应正常运行。5、K2拨至下面（低电平），应有声音报警（人为设置故障）。6、K2拨至上面（高电平），即排除故障，程序应从刚才报警的那道工序继续执行。【电路安装】 图-4 系统电路图【系统调试】调试环境（仪器）DVCC实验箱，计算机，导线若干。调试方法按图连接好线路，K1拨至下面（显低电平），各道工序应正常运行，可以看到VL1VL7依次按照17秒分别亮起后熄灭，循环反复。若K2拨至下面（低电平），应有声音报警（人为设置故障）。K2拨至上面（高电平），即排除故障，程序应从刚才报警的那道工序继续，则设计实验成功。【结果分析】实验中

15、延时的时间的计算为：DELAY1t=20*125*200*12*2/12000000=1S;分别代表的含义为：20、125、200是循环的次数相乘，12代表一个指令周期为12个机器周期，2代表该指令周期为双指令周期，12000000表示晶振的频率，也是机器周期。在实验中可以观察到VL1VL7依次按照1秒间隔循环亮起。在故障出现时能够保护现场，待故障消除后从现场又开始循环。【设计总结】经过将近一周的单片机课程设计，终于完成了工业顺序控制的设计，本次设计过程，真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，此次在软件上是花费时间最多的，我们上网找资料，上图书馆，

16、尽可能的了解有关于工业顺序控制这方面的知识。通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面都能向前迈了一大步。【参考文献】【1】张大明.单片微机控制应用技术.北京：机械工业出版社，2006【2】胡汉才.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社，2007 【3】付家才.单片机控制工程实践技术.北京：化学工业出版社，2005【4】余孟尝.数字电子技术基础简明教程.北京：高等教育出版社，2006【5】李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：北京航空航天大学出版社，2004